智能、綠色成為了當(dāng)前工業(yè)制造業(yè)發(fā)展的主旋律。 

眾所周知，我國一直以來都是工業(yè)大國，工業(yè)制造業(yè)一直都是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重頭戲。 

在國家對(duì)外公布的制造領(lǐng)域長期規(guī)劃中，提出了“堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、智能轉(zhuǎn)型、強(qiáng)化基礎(chǔ)、綠色發(fā)展”的理念。自這一個(gè)理念公布后，許多傳統(tǒng)工廠走上了智能、綠色、節(jié)能的探索道路。 

理念是美好的，但現(xiàn)實(shí)卻是殘酷的。 

由于工業(yè)本身就是碳排放大戶，所以要想實(shí)現(xiàn)低碳工廠的建設(shè)可謂“難于上青天”。同時(shí)，在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)下，數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型也被提上了日程。

換言之，“智能、綠色”將成為工業(yè)發(fā)展的主要目標(biāo)，要想實(shí)現(xiàn)雙腿走路，現(xiàn)在的工廠該怎么做？為此我們實(shí)地走訪了英飛凌無錫工廠。 

人、機(jī)、料、法、環(huán)五大生產(chǎn)要素，彰顯智能風(fēng)采

英飛凌是德國一家半導(dǎo)體芯片設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造商，于1995年進(jìn)入中國市場(chǎng)，落戶無錫，致力于分立器件和智能卡的后道制造。2015年，英飛凌新增投資3億美元在無錫建立了第二座工廠，以滿足日益增長的功率半導(dǎo)體需求。 

據(jù)雷鋒網(wǎng)了解，英飛凌將半導(dǎo)體芯片分成了前道工序和后道的封裝測(cè)試。就前道工序來看，幾乎所有的半導(dǎo)體芯片工廠實(shí)現(xiàn)了高度的自動(dòng)化、智能化，比如英飛凌在德國德累斯頓的300毫米和200毫米的晶圓工廠，100%實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，完全依靠機(jī)器人操作。 

近年來，無錫工廠作為英飛凌半導(dǎo)體的后道工序，當(dāng)仁不讓，也在不斷進(jìn)行著智能制造的實(shí)踐。英飛凌無錫工廠的主營產(chǎn)品包括分立器件、智能卡芯片和功率半導(dǎo)體。 

眾所周知，半導(dǎo)體分立器件既是電力電子產(chǎn)品的基礎(chǔ)，也是構(gòu)成電力電子變換裝置的核心器件之一，主要用于電力電子設(shè)備的整流、穩(wěn)壓、開關(guān)等，具有應(yīng)用范圍廣、用量大等特點(diǎn)，目前，已在消費(fèi)電子、汽車電子、工業(yè)及自動(dòng)控制以及網(wǎng)絡(luò)通訊等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

從制造工藝來看，半導(dǎo)體分立器件制造的工藝鏈較長，對(duì)刻蝕、光刻、氧化等工藝的均勻性、一致性要求很高，尤其是背面減薄、金屬化等特殊工序有特殊的生產(chǎn)工藝要求。

此外，封裝測(cè)試環(huán)節(jié)也對(duì)器件整體電學(xué)性能、可靠性和質(zhì)量有著重要影響，對(duì)于這種多工藝環(huán)節(jié)的產(chǎn)品，先進(jìn)成熟的工藝是降低過程產(chǎn)品不良率和提升產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性的關(guān)鍵。

對(duì)于研發(fā)設(shè)計(jì)企業(yè)來說，不僅需要在技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段提規(guī)范工藝文件等核心技術(shù)文檔，還需要通過與工廠不斷溝通、確認(rèn)以共同克服工藝難點(diǎn)，從而保證產(chǎn)品的整體性能和質(zhì)量。

 

數(shù)據(jù)來源：中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)、中商產(chǎn)業(yè)研究院整理

從分立器件整體市場(chǎng)發(fā)展來看，據(jù)相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，2019年中國半導(dǎo)體分立器件（該分類還包含光電器件、傳感器）的銷售收入為2851.8億元，同比增長5%。

據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院預(yù)測(cè)，2021年中國半導(dǎo)體分立器件市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)3228.7億元。

工藝水平難度的提高加之市場(chǎng)需求的持續(xù)攀升，對(duì)半導(dǎo)體分立器件的生產(chǎn)帶來了雙重考驗(yàn)。這就意味著，無論是生產(chǎn)、檢測(cè)包裝、運(yùn)輸?shù)确矫娑家M(jìn)行效率的提升。 

英飛凌科技副總裁范永新介紹到，為了在保障產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)上，滿足市場(chǎng)供應(yīng)需求，2003年起，英飛凌無錫工廠就通過自主研發(fā)的制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES），實(shí)現(xiàn)了制造的自動(dòng)化和智能化，顯著提高了運(yùn)營效率。 

通過提供數(shù)據(jù)分析、智能決策等手段，從“人機(jī)料法環(huán)”五大關(guān)鍵生產(chǎn)要素環(huán)節(jié)（即人員、機(jī)器、材料和方法、設(shè)備、環(huán)境）入手，在生產(chǎn)周期、生產(chǎn)效率、自動(dòng)化程度等方面均有了很大的提升。

在參觀分立器件測(cè)試車間時(shí)，雷鋒網(wǎng)觀察到，相比于其他的傳統(tǒng)工廠來說，英飛凌分立器件測(cè)試車間的員工明顯少得多。 

英飛凌無錫工廠信息技術(shù)總監(jiān)曹翃表示，之前的器件檢測(cè)基于人工，每顆器件的X光圖片經(jīng)過人眼判斷是否有塌線，接觸脫離等現(xiàn)象，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，為了彌補(bǔ)人為工作的不足，2018年后采用了電腦專家系統(tǒng)，只有電腦判別不太確定的才需要人工檢查，大大減輕了工作量和工作強(qiáng)度。

曹翃告訴雷鋒網(wǎng)，目前，無錫工廠通過深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的人工智能方法進(jìn)行檢測(cè)，過殺率實(shí)現(xiàn)了極大的降低，減少了浪費(fèi)。 

不僅在生產(chǎn)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化智能化管理，在包裝車間，我們可以清楚地看到，從產(chǎn)品的入庫、包裝、分類，通過一臺(tái)機(jī)械臂就可以輕松地完成。

曹翃特別強(qiáng)調(diào)道，這是根據(jù)工廠的流程定制的自動(dòng)包裝機(jī)，每7秒可以完成折紙盒、放料盤、打標(biāo)簽粘貼、封盒子，和根據(jù)目的地自動(dòng)分配數(shù)量和分流，打印物流出關(guān)、運(yùn)輸所需要的文檔等，直接交給運(yùn)貨商。每出一個(gè)包裝，目的地收貨方會(huì)收到在途信息，并做好相應(yīng)的收貨、自動(dòng)調(diào)整計(jì)劃，和客戶交貨的物流準(zhǔn)備。

目前，工廠自動(dòng)化程度已達(dá)到80%，在貨物搬運(yùn)方面，由于產(chǎn)品眾多，種類形態(tài)差異極大，傳送帶難以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)版，因此無錫工廠目前仍采用叉車搬運(yùn)，未來將持續(xù)探索向自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化方向轉(zhuǎn)型升級(jí)。

光伏發(fā)電+節(jié)能產(chǎn)品雙拳出擊，打開綠色大門 

相比于其他傳統(tǒng)工廠的自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型，英飛凌無錫工廠開辟出了另一條可持續(xù)發(fā)展道路——打造低碳工廠。

如今，英飛凌無錫工廠被貼上了英飛凌全球最大的IGBT最大制造中心之一的標(biāo)簽。

眾所周知，IGBT模塊作為新能源汽車電機(jī)電控系統(tǒng)和直流充電樁的核心器件，成本占到新能源整車成本的8-10%，占到充電樁成本的20%。 

在國際節(jié)能環(huán)保的大趨勢(shì)下，IGBT下游的新能源汽車、變頻家電、新能源發(fā)電等領(lǐng)域發(fā)展迅速。

數(shù)據(jù)顯示，2020年中國新能源汽車?yán)塾?jì)產(chǎn)量完成136.6萬輛，同比增長7.5%，在這一情況下，IGBT作為新能源汽車核心零部件，需求量也將大幅度提升。這主要是基于IGBT功率半導(dǎo)體具備節(jié)能優(yōu)勢(shì)，傳統(tǒng)的功率半導(dǎo)體損耗非常大，需要多個(gè)器件才能達(dá)到電能轉(zhuǎn)換的效果。IGBT通過調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速來提升能源轉(zhuǎn)換效率，從而達(dá)到節(jié)能的作用。

范永新表示，如今，英飛凌IGBT模塊在新能源汽車行業(yè)已經(jīng)有了很大的市場(chǎng)需求和廣泛的落地應(yīng)用。 

在參觀工廠的時(shí)候，雷鋒網(wǎng)發(fā)現(xiàn)，IGBT模塊從生產(chǎn)、分類，包裝以及檢測(cè)等環(huán)節(jié)均采用自動(dòng)化、智能化方式。 

據(jù)了解，無錫工廠除了具備自動(dòng)化、智能化能力外，綠色節(jié)能也是其最大的亮點(diǎn)。 

眾所周知，國家強(qiáng)調(diào)力爭2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。 

在雙碳方面，英飛凌也身體力行，范永新主要從五個(gè)方面闡述了碳中和的具體措施： 

1. 通過廢氣凈化，延續(xù)并完善減少溫室氣體排放的自愿措施

2. 不斷提高能源效率，并在制造領(lǐng)域采用最現(xiàn)代化的工藝技術(shù)

3. 中期過渡到使用具有來源保證的100%綠色電力

4. 通過擴(kuò)建工廠的充電基礎(chǔ)設(shè)施來推廣電動(dòng)汽車

5. 對(duì)于無法完全避免的排放，以高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)購買碳排放證書，支持具有生態(tài)和社會(huì)效益的項(xiàng)目等。

中國工程院院士、清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授賀克斌曾指出，要實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)，2050年光伏裝機(jī)總量將達(dá)到2020年的19倍，光伏發(fā)電需要多晶薄膜材料，制造這種材料需要的關(guān)鍵稀缺元素如銦、碲等，其需求量也將大幅增加。

光伏發(fā)電作為工廠實(shí)現(xiàn)低碳的重要手段，其重要性早已不言而喻。 

 據(jù)了解，2020年英飛凌無錫工廠在生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)中，碳排放主要集中在直接排放和間接排放兩個(gè)方面：

• 直接排放：公司所持有的或控制的排放源產(chǎn)生的溫室氣體，如鍋爐、車輛等產(chǎn)生的燃燒排放或者化學(xué)產(chǎn)品產(chǎn)生的直接溫室氣體；

• 間接排放：電力等能源直接溫室氣體的排放；公司活動(dòng)所產(chǎn)生的其他排放，如燃料、水資源的供應(yīng)，材料、物流運(yùn)輸以及廢水等其他廢棄物的排放。 

范永新告訴雷鋒網(wǎng)，由于半導(dǎo)體制造對(duì)于恒溫恒濕無塵以及制造工藝的要求極其高，所以碳排放主要集中在電力方面，2020年電力方面的碳排放占整體碳排放的97%，達(dá)16388噸。 

范永新表示，之前無錫工廠并沒有修建車棚，為了減少工廠的碳排放，修建了車棚，創(chuàng)造方便，還可用于光伏發(fā)電，目前光伏發(fā)電系統(tǒng)已經(jīng)在分布式屋頂和車棚等可用區(qū)域?qū)崿F(xiàn)了100%覆蓋，100%使用廢熱循環(huán)加熱水處理系統(tǒng)，同時(shí)還采用能源合同管理的方式，利用更高能效的先進(jìn)設(shè)備進(jìn)一步降低能耗。此外，還實(shí)現(xiàn)了包裝材料的100%循環(huán)利用。

在生產(chǎn)晶圓方面，英飛凌生產(chǎn)每平方厘米晶圓的耗電量比全球平均水平要低約47%，耗水量比全球平均水平要低約29%，產(chǎn)生的廢棄物比全球平均水平要低約56%，范永新舉例補(bǔ)充道。

除了為自家工廠賦能外，目前，英飛凌的IGBT模塊、SiC模塊，分立器件等多款產(chǎn)品也為工業(yè)驅(qū)動(dòng)、數(shù)據(jù)中心、汽車等眾多領(lǐng)域提供了服務(wù)，通過這些產(chǎn)品的應(yīng)用減少能源轉(zhuǎn)換和分配中的損耗，讓能源得到高效的利用。 

范永新特別強(qiáng)調(diào)道，目前，無錫工廠已于2015完成了碳達(dá)峰，接下來將努力實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)，力爭在2025年碳排放較2019年減少70%，2030年實(shí)現(xiàn)碳中和。 

寫在最后

在社會(huì)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)發(fā)展所需下，各行各業(yè)都將面臨著不同程度的挑戰(zhàn)。在這其中，工業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)的支柱性產(chǎn)業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)尤為嚴(yán)峻。 

從目前來看，一方面，自工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)被納入新基建范圍后，可謂進(jìn)入了發(fā)展的快車道。在這些因素的影響下，傳統(tǒng)企業(yè)有了迫切的自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型的需求。另一方面，國家雙碳目標(biāo)提出后，工廠的低碳排放、綠色運(yùn)營也成為了建設(shè)重點(diǎn)。 

未來，傳統(tǒng)工廠既要實(shí)現(xiàn)智能化轉(zhuǎn)型的升級(jí)，又要實(shí)現(xiàn)綠色節(jié)能的目標(biāo)，這是一條漫長且艱難的道路。

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